基于微遗传算法的低比转速泵叶轮的优化.pdf

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1、４２ＦＬＵＩＤＭＡＣＨＩＮＥＲＹＶｏｌ４２，Ｎｏ．４，２０１４文章编号：１００５－０３２９（２０１４）０４－００４２－０５基于微遗传算法的低比转速泵叶轮的优化宋文武，李登松，符杰，张维，王睿，刘梅（西华大学，四川成都６１００３９）摘要：提出一种解决加大流量设计对低比转速泵叶轮进行水力设计易出现驼峰，轴功率易产生过载现象的直接优化设计方法，得到综合性能较好的叶轮。其优化设计方法：通过加大流量设计理论设计初始叶轮，将得到的初始叶轮个体与随机个体作为微遗传算法的初始群体中的染色体，并以效率、消除驼峰、气蚀余量最小为分目标函数建立多

2、目标规划作为适应度，进行微遗传操作。最后，结合设计实例进行验证。研究结果表明，将微遗传算法和加大流量设计理论相结合，直接对叶轮进行优化的方法，提升了低比转速泵的综合性能。关键词：低比转速泵；叶轮；加大流量；微遗传算法；优化设计；综合性能中图分类号：ＴＨ３８文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－０３２９．２０１４．０４．００９ＭｉｃｒｏＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＬｏｗＳｐｅｃｉｆｉｃＳｐｅｅｄＰｕｍｐＩｍｐｅｌｌｅｒＳＯＮＧＷｅｎｗｕ，ＬＩＤｅｎｇｓｏｎｇ，ＦＵ

3、Ｊｉｅ，ＺＨＡＮＧＷｅｉ，ＷＡＮＧＲｕｉ，ＬＩＵＭｅｉ（ＸｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｉｒｅｃｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｏｌｖｅｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｌｏｗｄｅｓｉｇｎｐｒｏｎｅｔｏｈｕｍｐ，ｓｈａｆｔｐｏｗｅｒｉｓｅａｓｙｔｏｐｒｏｄｕｃｅｕｐｌｏａｄｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ，ｂｅｔｔｅｒｏｖｅｒａｌｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐｅｌｌｅｒ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ：ｂｙｉｎｃ

4、ｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｏｆｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｉｍｐｅｌｌｅｒ，ｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｗｉｌｌｂｅｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｉｎｄｉｖｉｄｕａｌａｎｄｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｒａｎｄｏｍａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｏｆｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｔｈｅｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ，ｔａｋｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｈｕｍｐ，ｃａｖｉｔａｔｉｏｎｓ’ａｌｌｏｗａｎｃｅｍｉｎｉｍｕｍａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｕｌｔｉ

5、ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｓｔｈｅｆｉｔｎｅｓｓｏｆｇｅｎｅｔｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｍｉｃｒｏｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｌｏｗｄｅｓｉｇｎｃｏｍｂｉｎｅｄ，ｄｉｒｅｃｔｌｙｏｎｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｌｏｗｓｐｅｃｉｆｉｃｓｐｅｅｄｐｕｍｐ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｗｓｐｅｃｉｆｉｃｓｐｅｅｄｐｕｍｐ；ｉｍｐｅ

6、ｌｌｅｒ；ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｌｏｗ；ｍｉｃｒｏｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎ；ｏｖｅｒａｌｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ１引言通过模拟生物界自然选择和进化机制发展起来的遗传算法，与其他优化方法相比具有更强的［４］国内外设计人员在对低比转速泵叶轮优化设全局寻优能力、鲁棒性、隐并行性等智能特性。计时，多是以已有叶轮为基础，对叶轮形状进行参ＷａｈｂａＷＡ等首先将遗传算法应用于离心泵叶［５］数化建模，再对参数进行优化，其效率低、周期片的优化设计。闰永强等分析了遗传算法在长［１］。而且低比转速泵在水力性能

7、方面存在三［６］离心泵中的应用及发展。田雨波等将传统遗大问题：泵效率较低；扬程曲线易出现驼峰；轴功传算法改进后形成的微量遗传算法，应用于波导率曲线较陡，在大流量区运行易产生过载现［７］短匹配负载设计，使得计算效率大大提高。因［２］象。为解决低比转速泵的效率问题，依据泵的此，提出将加大流量设计的低比转速泵叶轮与微效率η随流量Ｑ和比转速ｎｓ的增加而迅速提高遗传算法结合，应用于低比转速泵叶轮的优化设进行加大流量设计。但是，加大流量后扬程曲线计，改善加大流量设计的不足，得到综合性能较好［３］易出现驼峰、轴功率易产生过载现象。的叶轮。最

8、后，根据设计实例验证。收稿日期：２０１２－０３－０４修稿日期：２０１３－０９－１２基金项目：流体及动力机械教育部重点实验室学术培育项目（ＳＢＺＤＰＹ－１１－８）；西华大学研究生创新基金项目（ＹＣＪＪ２０１３１０８）２０１４年第４２卷第４期流体机械４３２．２低比转速泵叶轮的微遗